2020-2021学年高中物理-第四章-电磁感应-1-划时代的发现(2)教案-新人教版选修3-2.doc

2020-2021学年高中物理 第四章 电磁感应 1 划时代的发现（2）教案 新人教版选修3-2

2020-2021学年高中物理 第四章 电磁感应 1 划时代的发现（2）教案 新人教版选修3-2

年级：
姓名：

- 7 -

划时代的发现
教学分析
本课时作为电磁感应知识的引入和准备，是在渗透物理学史的教学活动中进行的。借助于物理学史这一载体，让学生体验科学发现的过程，从而很好地启迪学生的心灵，培养并提高学生的科学素养，逐步发展学生的探究能力。
本课时重点讲述电磁感应现象的发现过程。作为章节的起始教学，并不要求学生理解深奥的电磁学知识，而是把重点放在电磁感应发现的物理学史上。
教学目标
知识与技能
1．知道电磁感应、感应电流的定义。
2．关注电磁感应现象的发现过程，了解相关的物理学史。
过程与方法
学生自主阅读、交流“电生磁”和“磁生电”发现过程，并了解与其相关的物理学史。
情感态度价值观
1．学习法拉第的科学探索精神，领悟科学探究的方法和艰难历程。
2．了解信念和机遇在科学发现中的作用，辩证认识传统观念对科学发展的利与弊。
教学重难点
了解与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史，特别是领悟科学探究的艰难历程，以培养学生的科学方法和科学精神。
教学方法与手段
教学方法：教师启发、引导学生自主阅读，交流“电生磁”和“磁生电”的发现过程，了解相关的物理学史。引发学生思考、体会科学探索中的艰辛，领悟其中的方法，提高科学素养。
教学手段：计算机、投影仪。
知识准备
了解相关的物理史实，奥斯特发现电流的磁效应的具体过程、历史背景，他的迷失与机遇，经验和启迪；法拉第生平，以及他的科学思想、他的坚持不懈；同时代的其他科学家在电磁学方面的研究。
教学过程
导入新课
在上一册(选修3—1)我们学习了有关电场和磁场的知识，对电现象和磁现象有了较为深刻的理解。库仑发现了电荷间的相互作用力的规律，安培发现了通电导线在磁场中的受力规律，奥斯特发现电流的磁效应。
新课学习
一、奥斯特梦圆“电生磁”——电流磁效应的发现。
问题引导：
（1）在奥斯特发现电流磁效应之前，科学研究领域存在怎样的历史背景？
（2）哲学为电与磁的研究指明了怎样的方向？
（3）用学过的知识如何解释奥斯特发现电流磁效应的过程？
（4）奥斯特非常幸运，是“碰巧”发现了电流的磁效应吗？
（5）电流磁效应的发现有何意义？引发了怎样的哲学思考？
学生活动：结合思考题，认真阅读教材，分成小组讨论，发表自己的见解。
总结与归纳：
（1）在19世纪20年代之前的漫长岁月里，电和磁的研究始终独立地发展着，包括库仑在内的众多物理学家，仍然认为电与磁是互不相关的。
（2）到了18世纪末，人们开始思考不同自然现象之间的联系，一些独具慧眼的哲学家如康德等，提出了各种自然现象之间相互联系和相互转化的思想。深受其影响的丹麦科学家奥斯特相信电与磁之间可能存在着某种联系。1803年奥斯特指出：“物理学将不再是关于运动、热、空气、光、电、磁以及我们所知道的各种其他现象的零散的罗列，我们将把整个宇宙纳在一个体系中。”
（3）奥斯特在1820年4月的一次演讲中，碰巧在南北方向的导线下面放置了一枚小磁针。当电源接通时，小磁针发生了转动。说明电流对小磁针产生了作用，证明电流在其周围产生了磁场，这就是发现电流磁效应的过程。通过前面的学习，我们知道，地磁场是南北方向的，小磁针静止时指示南北方向，通电直导线的磁场方向遵守安培定则。当通电导线南北放置时，导线下方的磁场沿东西方向，小磁针受到电流的磁场作用由原来的南北方向转向东西方向。奥斯特由小磁针的偏转，确定了电和磁的联系，也就是电流的磁效应。
（4）奥斯特的研究并不是一帆风顺的。经历了好多次失败，但奥斯特始终没有放弃。机遇总是青睐那些有准备的头脑。一直坚信电和磁之间存在着某种联系的奥斯特，在那一次讲演中，碰巧发现了在南北方向的通电导线下面放置的小磁针居然转动了。听众中大概没有人注意到这个现象，但是奥斯特以敏锐的洞察力注意到了这个现象。并随后做了相关的实验，再次证明载流导线的确能使磁针偏转，这种作用称为电流的磁效应。
（5）电流磁效应的发现揭示了电现象和磁现象之间存在的某种联系。奥斯特的思维和实践突破了人类对电与磁认识的局限性。电流磁效应的发现引发了科学认知领域的思考，推动了电磁学的发展。
二、法拉第心系“磁生电”——电磁感应现象的发现
教师活动：法拉第初期观点受到奥斯特等科学家的实验启发，既然电能产生磁，那么，磁也应该能产生电。
教师介绍：科学的道路绝不平坦，法拉第于1822年12月、1825年11月和1828年4月做过三次集中的实验研究，然而均以失败告终。
实验1：他用两根长约4 m的导线平行放置，相隔约两张纸厚的距离，先把其中的一根导线接到电池的两端通电，再把另一根与电流计相连。
实验2：把一根螺旋线与电池两极连接，直导线穿过它，后者两端连接电流计。
实验3：如下图所示，法拉第用一根线把一个铜线环固定在导线上并把它悬挂起来，像一个扭秤一样，把强磁棒的磁极放置在环内。
提出问题：法拉第的这些实验失败的原因是什么？
原因分析：回顾法拉第做过的失败实验，可以看出，这些实验都是在以往经验的启发下，通过类比方法设计的。主要原因在于受传统观念的影响，只注意寻找静态的和稳定的感生电流，而忽略了对动态过程的观察。另一个原因是，为了避免电流磁效应的影响，检测感生电流的电流计(当时用的是类似小磁针那样的电流计)一般都用较长的的导线连接，离实验装置较远，不利于观察动态过程。
启迪：科学研究是立足于已知去探索未知，总是以已有的知识和方法、经验和理论为指导去进行研究的。这种指导作用是必要的、有益的，但同时也会带来限制和束缚，特别是对于新领域的开创性的研究工作。突破传统，才能创新。
提出问题：那应该如何调整思路？
引导回答：在变化、运动的过程中，能否出现“磁生电”的效应。
法拉第第一个成功的“电生磁”的实验装置
介绍：1831年8月29日，法拉第把两个线圈绕到同一个铁环上。他发现，当把与电池、开关相连的线圈A的开关2接通，使线圈A中的电流由零增大到某恒定值的瞬间，在闭合线圈B附近的小磁针偏转、振动并且最终停在原来的位置上。当把线圈A的开关2断开，使线圈A中的电流由某恒定值减小到零，在此瞬间，闭合线圈B附近的小磁针反向偏转、振动并且最终停在原来的位置上。
实验演示：演示法拉第第一个成功的“电生磁”的实验。
提出问题：磁场引起电流的类型分别有哪些？
变化的电流，变化的磁场，运动的恒定电流，运动的磁铁，在磁场中运动的导体。
电磁感应：利用磁场产生电流的现象叫电磁感应。
感应电流：在电磁感应现象中产生的电流叫感应电流。
提出问题：经过长达11年的艰苦探索，法拉第终于发现了“磁生电”现象，并且认识到“磁生电”是一种在变化、运动过程中才能出现的效应。你认为法拉第成功的“秘诀”是什么？
引导回答：成功的诀窍是——不懈地努力，敏锐的洞察力。
教师评价：经过许多次失败之后，法拉第毫不气馁，仍不懈地坚持研究，最后凭借他“敏锐的洞察力”捕捉到了稍纵即逝的偶然现象，终于看清“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。
教师活动：法拉第茅塞顿开，但他并没有就此沾沾自喜不再作为，而是抓住新现象的端倪，进行深入研究。经过大量的实验研究，发现了“磁生电”的条件。
提出问题：从法拉第探索电磁感应现象的历程中，你学到了什么？谈谈自己的体会。
法拉第探索电磁感应现象的历程经历了10年之久，经历了大量的失败，但法拉第凭借自己的坚定信念和对科学的执著追求，勇敢地面对失败，一次又一次，寻找10年之久的“磁生电”的效应终于被发现了，成功属于坚持不懈的有心人。作为当代的中学生就要学习法拉第不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。
电磁感应现象为什么被称为划时代的发现？
法拉第发现的电磁感应使人们对电和磁内在联系的认识更加完善，宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生，这一发现为电磁学的发展作出了重大贡献，为麦克斯韦的电磁学统一奠定了实验基础。它的重大意义是不言而喻的，它使人类生活从蒸汽机时代进入电气化时代。正因为法拉第的贡献我们今天才能够舒服地用上各式各样的电器设备，处处享受着电和磁的世界
法拉第谢绝了皇家学会会长、皇家研究院院长、伦敦大学教授等职位和头衔，爱因斯坦拒绝了以色列请他当总统的邀请。从法拉第和爱因斯坦身上你学到了什么？
做学问应用于修身养性，提高自己的素养，不能带有任何功利性的目的。
课堂巩固与反馈
1．发电的基本原理是电磁感应。发现电磁感应现象的科学家是(　　)
A．安培　　 　B．赫兹　　 　C．法拉第　　 　D．麦克斯韦
答案：C
2．发现电流磁效应现象的科学家是________，发现通电导线在磁场中受力规律的科学家是________，发现电磁感应现象的科学家是________，发现电荷间相互作用力规律的科学家是________。
答案：奥斯特　安培　法拉第　库仑
3．下列现象中属于电磁感应现象的是(　　)
A．磁场对电流产生力的作用
B．变化的磁场使闭合电路中产生电流
C．插在通电螺线管中的软铁棒被磁化
D．电流周围产生磁场
答案：B
布置作业
预习第二节
板书设计
划时代的发现
一、奥斯特梦圆“电生磁”
科研背景：电和磁的研究始终独立地发展，人们普遍认为电与磁是互不相关的。
哲学背景：自然现象之间相互联系和相互转化的思想。
意义：揭示了电现象和磁现象之间存在的某种联系，推动了电磁学的发展。
二、法拉第心系“磁生电”
电磁感应：利用磁场产生电流的现象叫电磁感应。
感应电流：在电磁感应现象中产生的电流叫感应电流。
类型：变化的电流，变化的磁场，运动的恒定电流，运动的磁铁，在磁场中运动的导体。
意义：人们对电和磁内在联系的认识更加完善，为电磁学的发展作出了重大贡献，使人类生活从蒸汽机时代进入电气化时代。